发酵液的预处理和固液分离方法
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发酵液的处理
影响絮凝效果的因素：
1) 絮凝剂浓度
2) 絮凝剂分子量
3) 絮凝剂类型
4) 溶液的pH
5) 搅拌速度和时间
6) 助凝剂
A. 絮凝剂浓度
浓度增加有助于架桥充分，但是过多的加量会引起吸 附饱和，在胶粒上形成覆盖层而产生再次稳定现象。
B. 高分子絮凝剂分子量
分子量提高、链增长，可使架桥效果明显，但分子量 不能超过一定的限度，因为随分子量提高，高分子絮凝剂
发酵液的预处理和固液分离方法
山东农业大学 孙中涛
预处理和固液分离的目的：
1、分离细胞、菌体和其它悬浮颗粒(细胞碎片、核酸 和蛋白质的沉淀物)。
2、除去部分可溶性杂质。
3、改变滤液的性质（降低粘度等），以利于后继操作。
总策略： 1、胞外产物：应尽可能转移到液相中，常 用调pH至酸性或碱性的方法来达到。 2、胞内产物：首先收集细胞、破壁，生化物 质释放到液相，再分离细胞碎片。 3、通常，以含生化物质的液相为出发点，进 行后继操作。
使蛋白质变性的其它办法：
大幅度改变pH，加酒精、丙酮等有机溶剂 或表面活性剂等。
在抗生素生产中，常将发酵液pH调至偏酸性 范围(pH2—3)或较碱性范围(pH 8—9）使蛋白质 凝固，一般以酸性下除去的蛋白质较多。
加有机溶剂法通常只适用于所处理的液体数 量较少的场合。
利用吸附作用除去蛋白质：
举例：
3、采用酶制剂分解黏性物质
如果发酵液中有不溶解的多糖存在，则最好用酶将它转化
为单糖，以提高过滤速度。 例如：万古霉素用淀粉作培养基，加入淀粉酶后，能使过 滤速度加快。
4、染菌发酵液的处理方法
混凝：
阳离子型高分子絮凝剂对带负电菌体或蛋白质来说，同时 具有降低粒子排斥电位和产生吸附架桥的双重机理，所以可以 单独使用， 非离子型和阴离子型高分子絮凝剂，主要通过分子间引力 和氢键产生吸附架桥，常与无机电解质凝聚剂搭配使用。 首先加入无机电解质，使悬浮粒子脱稳而凝聚，然后，再 加入絮凝剂。凝聚作用为絮凝剂的架桥创造了良好的条件，从 而，提高了絮凝效果。 这种包括凝聚和絮凝机理的过程，常称为混凝。
发酵液预处理及固液分离方法
51
转筒下部浸入滤浆槽中，浸没角约90°-130°，圆筒缓 慢旋转时(转速约0.5-2r／min)，筒内每一空间相继与分 配头中的3个室相通，可顺序进行过滤、洗涤、吸干、吹松、 卸饼等项操作。即整个圆筒分为过滤区、洗涤及脱水区， 卸渣及再生区3个区域。
52
转筒真空过滤机
主要适用霉菌发酵液，对菌体 细小、黏度大铺助滤剂。
29
（一） 过 滤 filtration
借助于过滤介质，在一定的压力差作用下， 使 悬浮液中的液体通过介质的孔道，而固体颗粒被 截留在介质上，从而实现固液分离的单元操作。
30
1、滤饼过滤： 介质：滤布，滤饼达到一定厚度起过滤作用。 适用于：固体含量>0.1g/100ml
31
过滤推动力：
• 悬浮液自身压强差、重力 • 悬浮液表面加压 • 过滤介质下方抽真空 • 离心力
18
发酵液的预处理和固液分离技术
二 预处理-降低发酵液粘度
方法
提高温度 －确保目的产物稳定性
加水稀释－过滤速度需提高稀释 数倍以上
三 预处理-调节pH
调节发酵液的pH到蛋白质的等电点是除去蛋 白质的有效方法。
影响离子型絮凝剂的电离度。
20
六 预处理-加入助滤剂
例硅藻土、淀粉、活性 炭、石英砂、石棉粉、 纤维素、白土等。
对于滤饼阻力较大的物料适应 能力较差。
53
带式真空过滤机
• 带式真空过滤机（是自动连续运转、并能按工 艺要求进行无级调速以及操作方便和动力消耗 低的一种新型高效的脱水设备。
54
带式真空过滤机流程
• 1、进料→过滤→滤饼洗涤→吸干→卸料→滤布清洗连 续进行。 2、真空过滤盘分段设计，可满足不同物料过滤、洗涤 、吸干的工艺要求，滤带运行速度采用变频无级调速， 对不同物料有广泛的适应性。
转筒下部浸入滤浆槽中，浸没角约90°-130°，圆筒缓 慢旋转时(转速约0.5-2r／min)，筒内每一空间相继与分 配头中的3个室相通，可顺序进行过滤、洗涤、吸干、吹松、 卸饼等项操作。即整个圆筒分为过滤区、洗涤及脱水区， 卸渣及再生区3个区域。
52
转筒真空过滤机
主要适用霉菌发酵液，对菌体 细小、黏度大铺助滤剂。
29
（一） 过 滤 filtration
借助于过滤介质，在一定的压力差作用下， 使 悬浮液中的液体通过介质的孔道，而固体颗粒被 截留在介质上，从而实现固液分离的单元操作。
30
1、滤饼过滤： 介质：滤布，滤饼达到一定厚度起过滤作用。 适用于：固体含量>0.1g/100ml
31
过滤推动力：
• 悬浮液自身压强差、重力 • 悬浮液表面加压 • 过滤介质下方抽真空 • 离心力
18
发酵液的预处理和固液分离技术
二 预处理-降低发酵液粘度
方法
提高温度 －确保目的产物稳定性
加水稀释－过滤速度需提高稀释 数倍以上
三 预处理-调节pH
调节发酵液的pH到蛋白质的等电点是除去蛋 白质的有效方法。
影响离子型絮凝剂的电离度。
20
六 预处理-加入助滤剂
例硅藻土、淀粉、活性 炭、石英砂、石棉粉、 纤维素、白土等。
对于滤饼阻力较大的物料适应 能力较差。
53
带式真空过滤机
• 带式真空过滤机（是自动连续运转、并能按工 艺要求进行无级调速以及操作方便和动力消耗 低的一种新型高效的脱水设备。
54
带式真空过滤机流程
• 1、进料→过滤→滤饼洗涤→吸干→卸料→滤布清洗连 续进行。 2、真空过滤盘分段设计，可满足不同物料过滤、洗涤 、吸干的工艺要求，滤带运行速度采用变频无级调速， 对不同物料有广泛的适应性。
发酵液预处理和固液分离
1.2.3 常用的凝聚剂与絮凝剂
➢ 凝聚剂
• 铝盐，铁盐，钙盐，锌盐
➢ 絮凝剂
• 阳离子型：阳离子聚丙烯酰胺，聚丙烯酸二烷基胺乙酯 ，聚二烯丙基四胺盐。
• 阴离子型：聚丙烯酸钠，聚苯乙烯磺酸，木质素磺酸盐 • 非离子型：聚氧乙烯 • 无机高分子类：聚合铝盐，聚合铁盐 • 天然类：壳聚糖，葡聚糖 • 微生物类
➢ 预处理的目的 • 改变发酵液的物理性质，促进从悬浮液中分离固形物的速度，提高固 液分离器的效率 • 尽可能使物质转入便于后续处理的某一相中 • 去除发酵液中杂质，利于后续各步操作
➢ 预处理的方法 • 加热-加速聚集，去除某些蛋白质 • 调pH-促进聚集作用 • 凝聚和絮凝-增大颗粒有效尺寸，加快沉降速率
2.3.1 板框压滤机
➢ 自动板框过滤机：
是一种较新型的压滤设备，板框的拆装，滤渣的脱落卸出和滤布 的清洗等操作都能自动进行，大大缩短了非生产的辅助时间和减 轻了劳动强度。
板框操作实例-进料
板框操作实例-卸料
2.3.2 鼓式真空过滤机
鼓式真空过滤机能连续操作，并能实现自动化控制，但是压差较 小，主要适用于霉菌发酵液的过滤。而对菌体较细或粘稠的发酵 液不太适用。
螺旋式
卧式
• 含固量较多 发酵液的主要 分离方式 • 操作温度可 达300度 • 胰岛素，细 胞色素，胰酶
发酵液的预处理
1 发酵液的预处理
➢主要杂质预处理 ➢凝聚与絮凝
2 发酵液固液分离
➢影响固液分离的因素 ➢过滤 ➢固液分离器
3 全发酵液提取
3 全发酵液提取
扩张床技术
两水相技术
膜技术
• 相当于过滤、浓缩和吸附的综合效果 • 连接的配基容量需求大 • 膜污染问题严重
14 发酵液的预处理和固液分离方法
发酵液预处理的方法—助滤剂
助滤剂的使用方法有： 在滤布上预涂一层助滤剂，作为过滤介质 使用，待滤毕后与滤饼一起除去； 助滤剂按一定比例均匀地混入待滤的悬浮 液中，然后一起进入过滤机，使其形成较 松的滤饼，降低其可压缩性，让滤液可以 顺畅流通。
发酵液预处理的方法—助滤剂
可用为惰性助滤剂的材料很多，如： 硅藻土、膨胀珍珠岩、石棉、纤维素、 未活化的碳、炉渣、重质碳酸钙或这些 材料的混合物。 在使用时，要根据目的产物、过滤 介质及过滤情况来选择助滤剂的品种。 此外，助滤剂的粒度、用量也是值 得考虑的因素。
固液分离—离心沉降
d 2 s u 18
2
在离心力场中，重力加速度应换成离 心加速度。这样，只要根据要求改变或提 高 ，使粒子作快速旋转，就可获得比重力 觉降或过滤时高得多的分离效果。可用离 心分离因子Fr来定量评价。
固液分离—离心沉降
Fr
2
g
Fr 表示了粒子在离心机中产生的离心加 速度与自由下降的加速度之比； Fr 越大，越 有利于分离。 在实践中常按 Fr 值的大小对离心机进行分类： Fr <3000 ，为常速度离心机； Fr=3000~5000 ， 为 中 速 离 心 机 ； Fr>5000 为 高 速 离 心 机 ； Fr=2*104~106为超速成离心机。
发酵液预处理的方法—反应剂
在发酵液中加入某些不影响目的产物 的反应物，以消除发酵液中的某些杂质对 过滤的影响，提高过滤效率。
固液分离
固液分离—过滤法
过滤不但是传统的化工单元操作，而 且是目前工业生产中用于分离细胞和不溶 性物质的主要方法，其操作是迫使液体通 过固体支承物或过滤介质，把固体截留， 从而达到固、液分离的目的。
发酵液预处理和固液分离原理及方法
发酵液预处理和固液分离原理及方法摘要：本文对发酵液预处理的方法、工艺，固液分离原理和工艺进行了简单的阐述让我们了解到发酵液预处理的各种方法与重要性。
固液分离是一个很复杂的过程，本文从固液分离的理论基础作为切入点，深入的探讨了固液分离原理与工艺。
关键词：发酵液预处理固液分离工艺引言从微生物发酵液或细胞培养液中提取生化物质的第一个重要步骤，就是预处理和固液分离。
其目的不仅在于分离细胞、菌体和其他悬浮颗粒，还希望除去部分可溶性杂质和改变滤液的性质，以利于后续的各步操作。
正文：一、发酵液预处理工艺各种发酵产品，由于菌种不同和发酵液特性不同，其预处理方法的选择也有所不同。
大多数发酵产物存在于发酵液中，但也有少数产物存在于菌体中，或发酵液和菌体中都含有，但无论产物是在胞内，还是在胞外或者是菌体本身，首先都要对发酵液进行过滤和预处理，将固、液分开，然后才能从澄清的滤液中采用物理、化学的方法提取代谢产物，或从细胞出发进行细胞破碎、碎片的分离和提取胞内产物。
预处理的方法完全取决于可分离物质的性质，如对PH和热的稳定性、是蛋白质还是非蛋白质、分子的质量和大小等等。
具体方法主要有以下几种：1、加热法加热法是最简单和价廉的预处理方法，即把悬浮液加热到所需温度并保温适当时间。
加热可降低液体的黏度，根据流体力学的原理，滤液通过滤饼的速率与液体的黏度成反比，可见降低液体黏度可有效提高过滤速率；同时，在适当温度和受热时间下可使蛋白质凝聚，形成较大颗粒的凝聚物，进一步改善了发酵液的过滤特性。
例如，链霉素发酵液，调酸至PH3.0后，加热至70℃，维持半小时，其黏度下降至原来的1/6，过滤速率可增大10～100倍。
使用加热法时必须严格控制加热温度和时间。
首先，加热的温度必须控制在不影响目的产物活性的范围内；其次，温度过高或时间过长，会使细胞溶解，胞内物质外溢，增加发酵液的复杂性，影响产物后续的分离与纯化。
因此，加热法的关键取决于产品的热稳定性。
02发酵液的预处理和固液分离
30
3）无机高分子聚合物
有聚合铁系和铝系两大类 铁系絮凝剂具有操作简单、费用低，受温度影
响小，亲和力强，能有效地去除悬浮物、表面 活性剂、破坏油水乳状液的能力很强等优点， 缺点腐蚀性强、稳定性差。 铝系是目前应用广、工艺较成熟的一类无机金 属盐絮凝剂，絮凝效果好，缺点具毒性等。
31
微生物絮凝剂
对于胞外产物，可先将菌体或其他悬浮杂质去 除，才能从澄清的滤液中提取代谢产物。
对于胞外产物，首先富集菌体，再进行细胞破 碎和碎片分离，然后提取胞内产物。
4
2.1 发酵液的预处理
（Pretreatment ）
5
为何要对发酵液进行预处理？
发酵液的基本特性
发酵产物浓度较低，大多为1-10%， 悬浮物颗粒小，细胞的相对密度与培养液相似。 可压缩性 液相粘度大，大多为非牛顿型流体； 悬浮状态稳定：双电层、水化膜、布朗运动
采用絮凝法可形成粗大的絮凝体，使发 酵液较易分离。
24
絮凝
絮凝剂是一种能溶于水的高分子聚合物，其相对分 子质量可高达数万至一千万以上，长链状结构，其链 节上含有许多活性官能团，包括离子基团以及非离子 型基团。 它们通过静电引力、范德华引力或氢键的作用，强 烈地吸附在胶粒的表面。 当一个高分子聚合物的许多链节分别吸附在不同的 胶粒表面上，产生架桥联结时，就形成较大絮团，产 生絮凝作用。
36
c.溶液pH
溶液pH的变化会影响絮凝 剂功能团的电离度，从而影 响分子链的伸展形态。 电离度增大，链节上相邻 离子基团间的电排斥作用， 使分子链从卷曲状态变为伸 展状态，架桥能力提高。
37
（三） 混 凝
对于带负电荷的菌体或蛋白质来说，采用阳离子 型高分子絮凝剂同时具有降低胶粒双电层电位和 产生吸附桥架的双重机理，单独使用可达到较好 絮凝效果； 对于非离子型和阴离子型高分子絮凝剂，要采用 凝聚和絮凝双重机理才能提高过滤效果。 这种包括凝聚和絮凝机理的过程，称为混凝。
3）无机高分子聚合物
有聚合铁系和铝系两大类 铁系絮凝剂具有操作简单、费用低，受温度影
响小，亲和力强，能有效地去除悬浮物、表面 活性剂、破坏油水乳状液的能力很强等优点， 缺点腐蚀性强、稳定性差。 铝系是目前应用广、工艺较成熟的一类无机金 属盐絮凝剂，絮凝效果好，缺点具毒性等。
31
微生物絮凝剂
对于胞外产物，可先将菌体或其他悬浮杂质去 除，才能从澄清的滤液中提取代谢产物。
对于胞外产物，首先富集菌体，再进行细胞破 碎和碎片分离，然后提取胞内产物。
4
2.1 发酵液的预处理
（Pretreatment ）
5
为何要对发酵液进行预处理？
发酵液的基本特性
发酵产物浓度较低，大多为1-10%， 悬浮物颗粒小，细胞的相对密度与培养液相似。 可压缩性 液相粘度大，大多为非牛顿型流体； 悬浮状态稳定：双电层、水化膜、布朗运动
采用絮凝法可形成粗大的絮凝体，使发 酵液较易分离。
24
絮凝
絮凝剂是一种能溶于水的高分子聚合物，其相对分 子质量可高达数万至一千万以上，长链状结构，其链 节上含有许多活性官能团，包括离子基团以及非离子 型基团。 它们通过静电引力、范德华引力或氢键的作用，强 烈地吸附在胶粒的表面。 当一个高分子聚合物的许多链节分别吸附在不同的 胶粒表面上，产生架桥联结时，就形成较大絮团，产 生絮凝作用。
36
c.溶液pH
溶液pH的变化会影响絮凝 剂功能团的电离度，从而影 响分子链的伸展形态。 电离度增大，链节上相邻 离子基团间的电排斥作用， 使分子链从卷曲状态变为伸 展状态，架桥能力提高。
37
（三） 混 凝
对于带负电荷的菌体或蛋白质来说，采用阳离子 型高分子絮凝剂同时具有降低胶粒双电层电位和 产生吸附桥架的双重机理，单独使用可达到较好 絮凝效果； 对于非离子型和阴离子型高分子絮凝剂，要采用 凝聚和絮凝双重机理才能提高过滤效果。 这种包括凝聚和絮凝机理的过程，称为混凝。
第二章发酵液的预处理和固液分离方法
采用凝聚和絮凝技术能有效地除去杂蛋 白质和固体杂质，提高滤液质量。
1．凝聚
凝聚是指在电解质作用下，由于胶 粒之间双电层电排斥作用降低，电位下 降，而使胶体体系不稳定的现象。
在生理pH值下，发酵液中的菌体或蛋白质常 常带有负电荷，由于静电引力的作用，使溶液中 带相反电荷的阳离子被吸附在其周围，在界面上 形成双电层。
应用实例：
在膜过滤中，发酵液中的大分子物质易 与膜发生吸附，通过调整pH值改变易吸附 分子的电荷性质，即可减少堵塞和污染。
细胞、细胞碎片及某些胶体物质等在某 个pH值下也可能趋于絮凝而成为较大颗粒， 有利于过滤的进行。
三、凝聚与絮凝
采用凝聚和絮凝技术能有效改变大分子 物质的分散状态，使其聚结成较大的颗粒， 便于提高过滤速率；
第二章 发酵液的预处理 和固液分离方法
发酵液预处理的目的
①改变发酵液的物理性质，提高固液 分离效率；
②尽可能使产物转入便于后处理的某 一相中(多为液相)；
③去除发酵液中部分杂质，以利于提 取和精制后续各工序的顺利进行。
2.1 发酵液过滤特性的改变
微生物发酵液的特性
① 发酵产物浓度较低，而且悬浮液中大部分是水； ② 悬浮物颗粒小，相对密度与液相相差不大； ③ 固体粒子可压缩性大； ④ 液相粘度大，大多为非牛顿型流体； ⑤ 性质不稳定，随时间变化。
改善发酵 液过滤特 性的物理 化学方法
调酸(等电点) 热处理 电解质处理 添加凝聚剂 添加表面活性物质 添加反应剂 冷冻－解冻 添加助滤剂
一、降低液体粘度
根据流体力学原理，滤液通过滤饼的速 率与液体的粘度成反比，降低液体粘度就可 有效提高过滤速率。
降低液体粘度的常用方法 加水稀释法 加热法
加水稀释法
1．凝聚
凝聚是指在电解质作用下，由于胶 粒之间双电层电排斥作用降低，电位下 降，而使胶体体系不稳定的现象。
在生理pH值下，发酵液中的菌体或蛋白质常 常带有负电荷，由于静电引力的作用，使溶液中 带相反电荷的阳离子被吸附在其周围，在界面上 形成双电层。
应用实例：
在膜过滤中，发酵液中的大分子物质易 与膜发生吸附，通过调整pH值改变易吸附 分子的电荷性质，即可减少堵塞和污染。
细胞、细胞碎片及某些胶体物质等在某 个pH值下也可能趋于絮凝而成为较大颗粒， 有利于过滤的进行。
三、凝聚与絮凝
采用凝聚和絮凝技术能有效改变大分子 物质的分散状态，使其聚结成较大的颗粒， 便于提高过滤速率；
第二章 发酵液的预处理 和固液分离方法
发酵液预处理的目的
①改变发酵液的物理性质，提高固液 分离效率；
②尽可能使产物转入便于后处理的某 一相中(多为液相)；
③去除发酵液中部分杂质，以利于提 取和精制后续各工序的顺利进行。
2.1 发酵液过滤特性的改变
微生物发酵液的特性
① 发酵产物浓度较低，而且悬浮液中大部分是水； ② 悬浮物颗粒小，相对密度与液相相差不大； ③ 固体粒子可压缩性大； ④ 液相粘度大，大多为非牛顿型流体； ⑤ 性质不稳定，随时间变化。
改善发酵 液过滤特 性的物理 化学方法
调酸(等电点) 热处理 电解质处理 添加凝聚剂 添加表面活性物质 添加反应剂 冷冻－解冻 添加助滤剂
一、降低液体粘度
根据流体力学原理，滤液通过滤饼的速 率与液体的粘度成反比，降低液体粘度就可 有效提高过滤速率。
降低液体粘度的常用方法 加水稀释法 加热法
加水稀释法
发酵液预处理办法细胞破碎和固液分离
❖ 化学试剂处理
表面活性剂：十二烷基磺酸钠（SDS)，Triton X100,十四烷基胺盐(CTAB);
螯合剂：乙二胺四乙酸（EDTA），与金属离子结合， 如阴性菌外层Mg2+、Ca2+处理的方法;
有机溶剂:如苯、甲苯、丁醇、丙酮、氯仿及尿素。 这些试剂容易引起生化物质破坏，还会带来分离和 回收化学物质的问题。
过滤助剂
过滤助剂可解决两个问题
➢滤饼的可压缩性问题 ➢小粒子如菌丝碎片和细菌细胞，会渗入到转
鼓真空过滤预覆盖层内部，堵塞部分孔。
常用的过滤助剂 硅藻土、珍珠岩、活性白土
助滤剂两种加入方法
助滤剂用量等于悬浮 液中固体含量
预先铺一层助滤剂 (1~2mm)
（2） 过滤设备
➢板框过滤机 ➢真空转鼓过滤机 ➢加压叶滤机 ➢带式过滤机 ➢袋式过滤机
非机械方法 ：辅助方法
– 2.2.3.2 化学和生物化学渗透 （1）酸碱处理；（2）化学试剂处理； （3）酶溶 – 2.2.3.3 物理渗透法 （1）渗透压冲击；（2）冻结-融化法
2.2.3.1 机械破碎
细胞匀浆液
（1）
阀座
高
压
匀 细胞悬浮液
浆
法
碰撞环 阀
图2.11 高压匀浆器结构简图
• 破碎原理：
• 离心转速r=5000 r/min，半径R=30 cm， • 离心力？g
Zg=8385g Z=1.118×10-5×(r)2×R
超离心法
分为：差速离心，区带离心。
差速离心(differential centrifugation)
主要是采取逐渐提高离心速度的方法分离
不同大小的细胞器。
区带离心（Zonal centrifugation）
表面活性剂：十二烷基磺酸钠（SDS)，Triton X100,十四烷基胺盐(CTAB);
螯合剂：乙二胺四乙酸（EDTA），与金属离子结合， 如阴性菌外层Mg2+、Ca2+处理的方法;
有机溶剂:如苯、甲苯、丁醇、丙酮、氯仿及尿素。 这些试剂容易引起生化物质破坏，还会带来分离和 回收化学物质的问题。
过滤助剂
过滤助剂可解决两个问题
➢滤饼的可压缩性问题 ➢小粒子如菌丝碎片和细菌细胞，会渗入到转
鼓真空过滤预覆盖层内部，堵塞部分孔。
常用的过滤助剂 硅藻土、珍珠岩、活性白土
助滤剂两种加入方法
助滤剂用量等于悬浮 液中固体含量
预先铺一层助滤剂 (1~2mm)
（2） 过滤设备
➢板框过滤机 ➢真空转鼓过滤机 ➢加压叶滤机 ➢带式过滤机 ➢袋式过滤机
非机械方法 ：辅助方法
– 2.2.3.2 化学和生物化学渗透 （1）酸碱处理；（2）化学试剂处理； （3）酶溶 – 2.2.3.3 物理渗透法 （1）渗透压冲击；（2）冻结-融化法
2.2.3.1 机械破碎
细胞匀浆液
（1）
阀座
高
压
匀 细胞悬浮液
浆
法
碰撞环 阀
图2.11 高压匀浆器结构简图
• 破碎原理：
• 离心转速r=5000 r/min，半径R=30 cm， • 离心力？g
Zg=8385g Z=1.118×10-5×(r)2×R
超离心法
分为：差速离心，区带离心。
差速离心(differential centrifugation)
主要是采取逐渐提高离心速度的方法分离
不同大小的细胞器。
区带离心（Zonal centrifugation）
发酵液的预处理和固液分离方法
章 发酵液的预处理和固液分离方法
处添加文本具体内容，简明扼要地阐述你的观点。单击此处添加正文，文字是您思想的 请尽量言简意赅的阐述观点。
一.发酵液的预处理： 二.凝聚和絮凝技术： 三.发酵液的过滤：
一.生化分离工 程的工艺流程：
目录
CONTENTS
01 发 酵 液 的 预 处 理 技 术 ：
单击添加文本体内容
1.聚丙烯酰胺（Polyacrylamide）衍生物： 非离子型： 阴离子型：（含-COOH） 阳离子型：（含-NH2）
2.苯乙烯类衍生物及其无机高分子聚合物絮凝剂 聚合铝盐 聚合铁盐
3.天然有机高分子絮凝剂 明胶 海藻酸钠 骨胶 甲壳素 甲酰胺 多聚糖类胶粘物
四.发酵液的过 滤：
通常微生物的发酵液多属非 牛顿型液体，具可压缩性。
絮凝原理
01 架桥连接 02 絮凝作用的影响因素 03 常用絮凝剂的种类
絮凝剂用量:絮凝效果呈钟形变化。
○ 溶液的pH：pH主要影响离 子型絮凝剂中功能团的电离 度，从而影响了分子链的伸 展状态，改变了架桥能力。
○ 搅拌速度和时间： ○ 助滤剂：添加助滤剂能增加
絮凝效果。
絮凝作用的影响因素：
常用絮凝剂的 种类：
在恒压条件下，可压缩性滤 饼的比阻值rB视为常数，其 过滤方程为：
q2=2*Δp/(μ*rB*XB)*τ 据滤饼的重量比阻rB可衡量
不同发酵液过滤的难易程度。 rB越小越易过滤，单位面积 滤液量q越大。
1
过滤方程式： 2
01
板框压缩机 鼓式真空过滤机 离心分离机 错流过滤系统
02
固液分离设备：
02 胶 粒 能 保 持 分 散 状 态 的 原 因 单击添加文本具体内容
处添加文本具体内容，简明扼要地阐述你的观点。单击此处添加正文，文字是您思想的 请尽量言简意赅的阐述观点。
一.发酵液的预处理： 二.凝聚和絮凝技术： 三.发酵液的过滤：
一.生化分离工 程的工艺流程：
目录
CONTENTS
01 发 酵 液 的 预 处 理 技 术 ：
单击添加文本体内容
1.聚丙烯酰胺（Polyacrylamide）衍生物： 非离子型： 阴离子型：（含-COOH） 阳离子型：（含-NH2）
2.苯乙烯类衍生物及其无机高分子聚合物絮凝剂 聚合铝盐 聚合铁盐
3.天然有机高分子絮凝剂 明胶 海藻酸钠 骨胶 甲壳素 甲酰胺 多聚糖类胶粘物
四.发酵液的过 滤：
通常微生物的发酵液多属非 牛顿型液体，具可压缩性。
絮凝原理
01 架桥连接 02 絮凝作用的影响因素 03 常用絮凝剂的种类
絮凝剂用量:絮凝效果呈钟形变化。
○ 溶液的pH：pH主要影响离 子型絮凝剂中功能团的电离 度，从而影响了分子链的伸 展状态，改变了架桥能力。
○ 搅拌速度和时间： ○ 助滤剂：添加助滤剂能增加
絮凝效果。
絮凝作用的影响因素：
常用絮凝剂的 种类：
在恒压条件下，可压缩性滤 饼的比阻值rB视为常数，其 过滤方程为：
q2=2*Δp/(μ*rB*XB)*τ 据滤饼的重量比阻rB可衡量
不同发酵液过滤的难易程度。 rB越小越易过滤，单位面积 滤液量q越大。
1
过滤方程式： 2
01
板框压缩机 鼓式真空过滤机 离心分离机 错流过滤系统
02
固液分离设备：
02 胶 粒 能 保 持 分 散 状 态 的 原 因 单击添加文本具体内容
发酵液预处理与固液分离
发酵液的预处理和固液分离方法综述鲁彬彬1002011044摘要：从微生物发酵液或细胞培养液中提取生化物质的第一个重要步骤，就是预处理和固液分离。
其目的不仅在于分离细胞、菌体和其他悬浮颗粒，还希望除去部分可溶性杂质和改变滤液的性质，以利于后续的各步操作。
关键字：预处理固液分离正文：一、发酵液预处理微生物发酵和细胞培养的目标产物主要有菌体、胞内产物和胞外产物三类物质。
从发酵液和细胞培养液中提取所需的生化物质，第一步就需进行预处理，以便于固液分离，使代谢产物后续的分离纯化工序顺利进行。
其原因有三个方面：首先，发酵液多为悬浮液，粘度大，为非牛顿型流体，不易过滤，而所需的生化物质往往只有分布在液相，才能有效地提纯。
并且，在有些发酵液中，菌体自溶，核酸、蛋白质及其他有机粘性物质这三类物质会造成滤液混浊、滤速极慢，必须设法增大悬浮物的颗粒直径，提高沉降速度，以利于过滤；其次，目标产物在发酵液中的浓度通常较低；此外，发酵液的成分复杂，大量的菌丝体、菌种代谢物和剩余培养基会对提取造成很大的影响。
所以，对发酵液进行适当的预处理，从而分离细胞、菌体和其他悬浮颗粒（如细胞碎片、核酸以及蛋白质的沉淀物），并除去部分可溶性杂质和改变发酵液的过滤性能，是生化物质分离纯化过程中必不可少的首要步骤。
预处理方法要根据发酵产品、所用菌种和发酵液特性来选择。
大多数发酵产品存于发酵液中，少数存于菌体中，而发酵液和菌体中都有产物存在的情形也比较常见。
如果目的产物是胞外产物，则通过离心或过滤实现固液分离，使其转入液相；而对于胞内产物而言，收集细胞是预处理的首要一步。
细胞经破碎或整体细胞萃取使目的产物释放，转入液相，再进行细胞碎片的分离。
如果所需的产物为细胞，离心或过滤所得固相经干燥等过程就可得到菌体。
图1－1为生化产品分离纯化的一般步骤，图中虚线以上为预处理过程示意图。
图1－1 生化产品分离纯化的一般步骤【1】1.1 预处理简述发酵液经过预处理，一些物理性质会改变，从悬浮液中分离固形物的速度随之提高，过滤操作更易进行；在预处理过程中，产物大多转移进入易于后处理的相中（一般为液相）。
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常用絮凝剂的种类：
1.聚丙烯酰胺（Polyacrylamide）衍生物： 非离子型： 阴离子型：（含-COOH） 阳离子型：（含-NH2）
2.苯乙烯类衍生物及其无机高分子聚合物絮凝剂 聚合铝盐 聚合铁盐
3.天然有机高分子絮凝剂 明胶 海藻酸钠 骨胶 甲壳素 甲酰胺 多聚糖类胶粘物
四.发酵液的过滤：
4.1 过滤方程式：
通常微生物的发酵液多属非牛顿型液体，具可压缩性。
在恒压条件下，可压缩性滤饼的比阻值rB视为常数，其过滤方 程为：
q2=2*Δp/(μ*rB*XB)*τ 据滤饼的重量比阻rB可衡量不同发酵液过滤的难易程度。 rB 越小越易过滤，单位面积滤液量q越大。
4.2 固液分离设备：
板框压缩机 鼓式真空过滤机 离心分离机 错流过滤系统
第2章 发酵液的预处理和固液分离方法
一.发酵液的预处理： 二.凝聚和絮凝技术： 三.发酵液的过滤：
一.生化分离工程的工艺流程：
二.发酵液的预处理技术：
目的： 针对对象： 预处理方法： 高价离子的去除： 杂蛋白质的去除： 有色物质的去除
三.凝聚和絮凝技术
凝聚技术 絮凝技术
凝聚技术
扩散双电层的结构模型图 胶粒能保持分散状态的原因 双电层特征的表征和电动电位（ ξ） 常用的凝聚剂
常用的凝聚剂
Al2(SO4)3.18H2O(明矾)，AlCl3.6H2O，FeCl3， ZnSO 4，MgCO 3
阳离子对负电荷的胶粒凝聚能力次序为： Al3+>Fe3+>H+>Ca2+>Mg2+>K+>Na+>Li+
絮凝原理
架桥连接 絮凝作用的影响因素 常用絮凝剂的种类
絮凝作用的影响因素：
絮凝剂用量:絮凝效果呈钟形变化。 ? 溶液的pH：pH主要影响离子型絮凝剂中功能团 的电离度，从而影响了分子链的伸展状态，改变了 架桥能力。 ? 搅拌速度和时间： ? 助滤剂：添凝，凝聚，凝聚值，混凝 2.凝聚原理 3.絮凝机制 4.常用的凝聚剂有哪些？常用的絮凝剂有哪些？